source：鎵仁半導體（圖為鎵仁半導體8英寸氧化鎵單晶）

據(jù)悉，8英寸氧化鎵能夠與現(xiàn)有硅基芯片廠的8英寸產(chǎn)線兼容，這將會顯著加快其產(chǎn)業(yè)化應用的步伐。其次，氧化鎵襯底尺寸增大可提升其利用率，降低生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效率。

第四代半導體材料

在半導體材料的發(fā)展歷程中，每一代新材料的出現(xiàn)都推動著行業(yè)邁向新的高度。從第一代硅（Si）、鍺（Ge），到第二代砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP），再到第三代碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN），如今，第四代半導體材料正嶄露頭角，其中氧化鎵（Ga?O?）備受矚目。

氧化鎵作為第四代半導體的代表，具有諸多令人矚目的特性。它擁有超寬帶隙，范圍在4.-4.9eV，這一數(shù)值遠高于第三代半導體碳化硅的3.2eV和氮化鎵的3.39eV。更寬的禁帶寬度意味著電子需要更多能量從價帶躍遷到導帶，使得氧化鎵具備耐高壓、耐高溫、大功率、抗輻照等突出特性。其超高臨界擊穿場強可達8MV/cm，能承受比SiC或GaN器件更高的工作電壓，且導通電阻更低。

在應用領域方面，氧化鎵展現(xiàn)出了廣泛的潛力。在功率電子器件領域，它可用于數(shù)據(jù)中心，助力數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)更高效的節(jié)能；在軌道交通、光伏逆變器、大功率通信等高壓、大電流場景中，能夠顯著提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

其中值得注意的是，在新能源汽車領域，隨著汽車高壓化趨勢日益明顯，從400V逐步提升至800V，甚至未來可能采用1200V及更高的電壓平臺架構，氧化鎵制備的功率器件有望大顯身手，將新能源汽車的充電時間大幅縮短，例如從現(xiàn)在快充的30分鐘縮短至7分鐘左右，極大地提升用戶體驗。
然而，盡管氧化鎵前景廣闊，但目前在產(chǎn)業(yè)化進程中仍面臨一些挑戰(zhàn)。其中，降低成本是關鍵問題之一。氧化鎵襯底的制備難度雖低于部分其他第四代半導體材料如金剛石和氮化鋁，但其成本仍有待進一步降低，以提升市場競爭力。此前，氧化鎵襯底主要通過EFG法生產(chǎn)，該方法需在約1800℃的高溫且含氧環(huán)境中進行晶體生長，對生長環(huán)境要求極高，坩堝需使用耐高溫、耐氧且不污染晶體的材料，綜合性能與成本考量，只有貴金屬銥適合用于氧化鎵熔體，這使得成本居高不下。

行業(yè)項目/技術進展

從當前行業(yè)進展看，除了鎵仁半導體以外，在更早之前的2024年9月，富加鎵業(yè)打造的國內首條6英寸氧化鎵單晶及外延片生長線在杭州富陽開工建設，預計2025年年初投入使用。

另外，在2024年8月末，鴻?？萍技瘓F旗下的鴻海研究院前瞻技術研發(fā)取得重要成果。鴻海研究院半導體所所長暨國立陽明交通大學講座教授郭浩中及半導體所研究團隊，攜手陽明交大電子所洪瑞華教授團隊，在第四代化合物半導體的關鍵技術上取得突破。

他們以創(chuàng)新的離子布植技術成功制造出具備優(yōu)異電性表現(xiàn)的氧化鎵pn二極管（pndiode）。通過磷離子布植和快速熱退火技術實現(xiàn)了第四代半導體p型Ga?O?的制造，并在其上重新生長n型和n?型Ga?O?，形成了pnGa?O?二極管。這一突破性技術不僅大幅提升了元件的穩(wěn)定性和可靠性，顯著降低電阻，更為未來高功率電子元件開辟了新的可能性，推動了氧化鎵在高壓、高溫應用領域的發(fā)展。

source：鎵仁半導體

11月29日，據(jù)鎵仁半導體官微消息，今年10月，鎵仁半導體在氧化鎵晶體的直拉法生長與電學性能調控方面實現(xiàn)技術突破，成功生長出2英寸N型氧化鎵單晶并制備出2英寸晶圓級N型(010)晶面氧化鎵單晶襯底，襯底平均電阻率＜30mΩ·cm，電阻率均勻性＜5%。

據(jù)介紹，鎵仁半導體致力于直拉法氧化鎵晶體生長技術的研發(fā)，于今年相繼完成2英寸UID和半絕緣直拉晶體的技術突破，并成功解決了（010）晶面襯底加工技術難題，成為目前唯一的2英寸（010）晶面襯底產(chǎn)品供應商。

在2英寸UID和半絕緣直拉法晶錠的中試階段，鎵仁半導體通過工藝革新，提高放肩和等徑生長的穩(wěn)定性，于近期實現(xiàn)一次成晶的技術，從而克服Sn摻高揮發(fā)的缺陷，成功制備出導電型氧化鎵單晶。

資料顯示，在氧化鎵單晶襯底的主流晶面中，（010）晶面因其卓越的物理特性和外延表現(xiàn)而備受青睞。（010）晶面熱導率最高，有利于提升功率器件性能；（010）晶面外延容許生長速率最快，符合產(chǎn)業(yè)化需求；并且基于（010）晶面制備的器件性能相較于其它晶面更為優(yōu)異。

國內廠商方面，9月12日，據(jù)富加鎵業(yè)官微消息，其6英寸氧化鎵單晶及外延片生長線于9月10日在杭州富陽開工建設。

國外廠商方面，10月18日，據(jù)外媒消息，日本東北大學近日宣布成立FOX公司，該公司以低成本大規(guī)模生產(chǎn)β-氧化鎵（β-Ga2O3）晶片為目標。FOX采用了無貴金屬單晶生長技術，旨在以比碳化硅更低的成本生產(chǎn)出低缺陷程度與硅相當?shù)摩?氧化鎵襯底。（集邦化合物半導體Zac整理）

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source：鎵仁半導體

據(jù)介紹，在二期工廠中，鎵仁半導體自主研發(fā)并對外銷售的垂直布里奇曼法（VB法）氧化鎵專用長晶爐已進線，而且在現(xiàn)有基礎上對工藝進行持續(xù)優(yōu)化。

鎵仁半導體技術總監(jiān)夏寧表示，垂直布里奇曼法是全球公認的氧化鎵產(chǎn)業(yè)化的關鍵技術，而鎵仁半導體是目前國內唯一能提供此類設備的供應商。

官網(wǎng)資料顯示，鎵仁半導體成立于2022年9月，目前坐落于杭州市蕭山區(qū)機器人小鎮(zhèn)，是一家專注于寬禁帶半導體材料（氧化鎵等第四代半導體）研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。

鎵仁半導體產(chǎn)品包括不同尺寸、晶向和電阻率的氧化鎵拋光片，可定制的氧化鎵籽晶等。產(chǎn)品主要應用于面向國家電網(wǎng)、新能源汽車、軌道交通、5G通信等領域的電力電子器件。

業(yè)務進展方面，9月20日，鎵仁半導體發(fā)布其首臺氧化鎵專用晶體生長設備。該設備不僅滿足氧化鎵晶體生長的各項需求，還集成了多項自主創(chuàng)新技術。

今年以來，鎵仁半導體持續(xù)在氧化鎵技術方面取得突破。4月，鎵仁半導體推出了2英寸晶圓級（010）氧化鎵半絕緣單晶襯底，并實現(xiàn)了2英寸（010）氧化鎵單晶襯底的自主量產(chǎn)，打破了國際壟斷；7月，鎵仁半導體成功制備出了3英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底；9月上旬，鎵仁半導體宣布成功研制超薄6英寸氧化鎵襯底，襯底厚度小于200微米。（集邦化合物半導體Zac整理）

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鎵仁半導體采用鑄造法生長6英寸氧化鎵單晶

據(jù)鎵仁半導體官微消息，2024年10月，鎵仁半導體利用自主研發(fā)的第二代鑄造法技術，成功生長出超厚6英寸氧化鎵單晶，晶錠厚度可達20mm以上。

source：鎵仁半導體

據(jù)悉，提高氧化鎵單晶晶錠厚度，可有效降低氧化鎵單晶襯底成本。

鎵仁半導體指出，公司采用鑄造法生成的產(chǎn)品，在同等直徑下，單晶晶錠厚度是導模法（EFG）晶錠厚度的2-3倍。單個晶錠出片量可以達到原有的3-4倍，單片成本較原來可降低70%以上。與此同時，提高氧化鎵單晶晶錠厚度，更有利于制備各種晶向以及斜切角度的大尺寸襯底。

據(jù)了解，因可以實現(xiàn)大的晶體尺寸、低的缺陷密度、大的生長速度以及高的晶體質量，導模法（EFG）常被業(yè)界采用制備氧化鎵。日本公司NCT采用導模法結合氫化物氣相外延（HVPE）技術已實現(xiàn)2英寸、4英寸襯底和外延的批量化供應。

而鎵仁半導體則采用了鑄造法，并于2023年8月制備出了4英寸氧化鎵單晶。集邦化合物半導體了解到，該鑄造法有兩個優(yōu)勢：一是采用了熔體法新路線，生長過程可控性增加，減少了貴金屬使用，降低了成本；二是生成的氧化鎵為柱狀晶，應用場景增多。

此外，制造氧化鎵單晶的方法還有垂直布里奇曼法（VB）。2023年底，NCT通過垂直布里奇曼法成功制備出6英寸β型氧化鎵單晶；今年10月，鎵仁半導體采用垂直布里奇曼法成功生長出2英寸氧化鎵單晶。

富加鎵業(yè)氧化鎵外延片完成MOSFET橫向功率器件驗證

昨（29）日，富加鎵業(yè)宣布，公司研制了MBE外延片，并與國家重點研發(fā)計劃項目器件團隊合作，制備出了擊穿電壓大于2000V，電流密度為60 mA/mm的MOSFET橫向功率器件。

富加鎵業(yè)表示，應用公司分子束外延技術（MBE）制備的氧化鎵外延片產(chǎn)品，采用非故意摻雜層與Sn摻雜層復合的雙層外延結構，襯底材料為半絕緣型（010）Fe摻雜氧化鎵，主要應用于橫向功率器件。常規(guī)產(chǎn)品摻雜層載流子濃度為1-4E17cm-3，遷移率＞80cm2/V·s，表面粗糙度＜2 nm。

國家重點研發(fā)計劃項目合作器件團隊對該進行了初步流片驗證，后續(xù)富加鎵業(yè)將根據(jù)器件反饋結果，對外研產(chǎn)品進行新一輪迭代。（集邦化合物半導體Morty整理）

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source：鎵仁半導體

據(jù)介紹，鎵仁半導體此次推出的氧化鎵專用晶體生長設備滿足氧化鎵生長所需的高溫和高氧環(huán)境。設備采用非銥（Ir）坩堝材料，可在空氣氣氛下工作。研發(fā)團隊自主設計了獨特的復合測溫技術和控溫算法，確保晶體生長過程的穩(wěn)定性、均勻性和一致性。

該設備實現(xiàn)了全自動化晶體生長流程，減少了人工干預，顯著提高了生產(chǎn)效率和晶體質量。通過該設備制備的氧化鎵晶體為柱狀外形，通過工藝控制可獲得多種不同晶面的大尺寸單晶，且支持向更大尺寸單晶的升級，以適應不斷發(fā)展的外延技術和器件需求。

除了在設備領域有動作，鎵仁半導體今年在融資、合作以及氧化鎵技術方面也有相關進展。

今年4月，鎵仁半導體推出了新產(chǎn)品2英寸晶圓級（010）氧化鎵半絕緣單晶襯底，并實現(xiàn)了2英寸（010）氧化鎵單晶襯底的自主量產(chǎn)，打破了國際壟斷。

6月底，鎵仁半導體與蘇州邁姆思半導體科技有限公司簽訂合作協(xié)議，雙方將協(xié)作實現(xiàn)碳化硅和氧化鎵的鍵合，用碳化硅出色的散熱性能來彌補氧化鎵散熱性能的不足，同時通過氧化鎵和硅的鍵合，大幅度降低成本，推動氧化鎵作為功率器件的量產(chǎn)化。

7月，鎵仁半導體成功制備出了3英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底。

8月，鎵仁半導體完成了Pre-A輪融資并與杭州銀行戰(zhàn)略合作協(xié)議的簽訂。

9月上旬，鎵仁半導體宣布公司在氧化鎵襯底加工技術上取得突破性進展，成功研制超薄6英寸襯底，襯底厚度小于200微米。（集邦化合物半導體整理）

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source：鎵仁半導體

鎵仁半導體表示，本輪融資資金的注入，不僅是對公司技術實力和市場前景的高度認可，更為公司的未來發(fā)展提供了堅實的資金保障。

同時，隨著與杭州銀行戰(zhàn)略合作協(xié)議的簽訂，公司將進一步深化與金融機構的合作，共同探索科技與金融深度融合的新模式、新路徑，為公司的持續(xù)快速發(fā)展注入新的活力。

據(jù)悉，鎵仁半導體成立于2022年9月，是一家專注于氧化鎵等超寬禁帶半導體單晶襯底及外延材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。鎵仁半導體開創(chuàng)了非導模法氧化鎵單晶生長新技術，突破了國際市場對氧化鎵材料的壟斷，可提供具有完全自主知識產(chǎn)權的氧化鎵單晶襯底材料。

技術進展方面，此前，鎵仁半導體聯(lián)合浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心先進半導體研究院、硅及先進半導體材料全國重點實驗室，采用楊德仁院士團隊自主開創(chuàng)的鑄造法成功制備了高質量6英寸非故意摻雜及導電型氧化鎵（β-Ga2O3）單晶襯底。

2024年4月，鎵仁半導體推出了新產(chǎn)品2英寸晶圓級（010）氧化鎵半絕緣單晶襯底，并實現(xiàn)了2英寸（010）氧化鎵單晶襯底的自主量產(chǎn)，打破了國際壟斷。

2024年7月，鎵仁半導體成功制備出了3英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底。（來源：鎵仁半導體、集邦化合物半導體）

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source：鎵仁半導體

據(jù)鎵仁半導體介紹，在氧化鎵單晶襯底常見的主流晶面中，（010）襯底在物理特性和外延方面具有出色的表現(xiàn)。首先，（010）襯底熱導率最高，有利于提升功率器件性能；第二，（010）襯底具有較快的外延生長速率；第三，基于（010）襯底制備的器件具有更優(yōu)異的性能。

資料顯示，鎵仁半導體成立于2022年9月，是一家專注于氧化鎵等超寬禁帶半導體單晶襯底及外延材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的廠商。鎵仁半導體開創(chuàng)了非導模法氧化鎵單晶生長新技術，突破了國際市場對氧化鎵材料的壟斷，可提供具有完全自主知識產(chǎn)權的氧化鎵單晶襯底材料。

技術進展方面，此前，鎵仁半導體聯(lián)合浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心先進半導體研究院、硅及先進半導體材料全國重點實驗室，采用楊德仁院士團隊自主開創(chuàng)的鑄造法成功制備了高質量6英寸非故意摻雜及導電型氧化鎵（β-Ga2O3）單晶襯底。

2024年4月，鎵仁半導體推出了新產(chǎn)品2英寸晶圓級（010）氧化鎵半絕緣單晶襯底，并實現(xiàn)了2英寸（010）氧化鎵單晶襯底的自主量產(chǎn)，打破了國際壟斷。

融資方面，今年4月，鎵仁半導體宣布完成數(shù)千萬元天使輪融資，本輪融資由藍馳創(chuàng)投領投，禹泉資本、毅嶺資本跟投，融資資金將用于強化團隊、加速氧化鎵襯底材料新方法及中試線研發(fā)。（集邦化合物半導體Zac整理）

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圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫

據(jù)悉，邁姆思將與鎵仁半導體協(xié)作實現(xiàn)SiC和氧化鎵的鍵合，用SiC出色的散熱性能來彌補氧化鎵散熱性能的不足，同時通過氧化鎵和硅的鍵合，大幅度降低成本，推動氧化鎵作為功率器件的量產(chǎn)化。

據(jù)了解，本次合作是將第三代半導體材料與第四代半導體材料進行融合研發(fā)的戰(zhàn)略合作。

官網(wǎng)資料顯示，鎵仁半導體成立于2022年9月，是一家專注于超寬禁帶半導體材料氧化鎵研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的廠商。

技術研發(fā)方面，鎵仁半導體開創(chuàng)了氧化鎵單晶生長新技術，擁有國際、國內發(fā)明專利十余項，突破了美國、德國、日本等西方國家在氧化鎵襯底材料上的壟斷和封鎖。

產(chǎn)品方面，鎵仁半導體產(chǎn)品包括不同尺寸、晶向和電阻率的氧化鎵拋光片，可定制的氧化鎵籽晶等，主要應用于面向國家電網(wǎng)、新能源汽車、軌道交通、5G通信等領域的電力電子器件。目前，鎵仁半導體已掌握從設備開發(fā)、熱場設計、晶體生長、晶體加工等全鏈條的核心技術，可提供完全具有自主知識產(chǎn)權的氧化鎵襯底。

今年4月9日，鎵仁半導體宣布正式推出2英寸晶圓級（010）氧化鎵單晶襯底。鎵仁半導體指出，在氧化鎵單晶襯底常見的主流晶面中，（010）襯底在物理特性和外延方面具有出色的表現(xiàn)：（010）襯底熱導率較高，有利于提升功率器件性能；（010）襯底還具有較快的外延生長速率。

邁姆思則于2022年在蘇州工業(yè)園區(qū)建立公司總部作為生產(chǎn)中心，用于大規(guī)模量產(chǎn)SOI晶圓和開發(fā)新的晶圓材料。邁姆思在國外已經(jīng)研究開發(fā)SOI晶圓材料超過15年，并在技術上取得了實質性進展，填補了國內在SOI加工領域高級工藝技術的空白。（集邦化合物半導體Zac整理）

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source：鎵仁半導體

據(jù)介紹，氧化鎵(β-Ga2O3) 具有禁帶寬度大、擊穿場強高、巴利加優(yōu)值大等優(yōu)點，使基于氧化鎵的功率器件具有更大的工作電流、電壓以及更小的導通電阻、器件尺寸和更高的轉換效率，主要用于制備功率器件、射頻器件及探測器件，在軌道交通、智能電網(wǎng)、新能源汽車、光伏發(fā)電、5G移動通信、國防軍工等領域具有廣闊應用前景。此外，與目前火熱的碳化硅相比，氧化鎵的大硅片相對容易制造，有利于降低生產(chǎn)成本并提高產(chǎn)量，市場潛力大。

鎵仁半導體指出，在氧化鎵單晶襯底常見的主流晶面中，（010）襯底在物理特性和外延方面具有出色的表現(xiàn)。首先，（010）襯底熱導率最高，有利于提升功率器件性能；第二，（010）襯底具有較快的外延生長速率；第三，基于（010）襯底制備的器件具有更優(yōu)異的性能。

值得一提的是，此前，鎵仁半導體聯(lián)合浙江大學杭州國際科創(chuàng)中心先進半導體研究院、硅及先進半導體材料全國重點實驗室，采用自主開創(chuàng)的鑄造法于今年2月成功制備了高質量6英寸非故意摻雜及導電型氧化鎵(β-Ga2O3)單晶，并加工獲得了6英寸氧化鎵襯底片。鎵仁半導體也借此成為了國內首個掌握6英寸氧化鎵單晶襯底制備技術的產(chǎn)業(yè)化公司。

如今鎵仁半導體再次推出新產(chǎn)品——2英寸晶圓級(010)氧化鎵半絕緣單晶襯底，并實現(xiàn)了2英寸(010)氧化鎵單晶襯底的自主量產(chǎn)，對國內氧化鎵相關產(chǎn)業(yè)擺脫國際壟斷起正面作用。（集邦化合物半導體Morty整理）

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6英寸非故意摻雜（上）與導電型（下）氧化鎵單晶（source：鎵仁半導體）

鎵仁半導體表示，基于上述成果，其也成為了國內首個掌握6英寸氧化鎵單晶襯底制備技術的產(chǎn)業(yè)化公司。

據(jù)介紹，鎵仁半導體是一家專注于氧化鎵等寬禁帶半導體材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。
鎵仁半導體指出，此次制備6英寸氧化鎵襯底采用的鑄造法，具有以下顯著優(yōu)勢：第一，鑄造法成本低，由于貴金屬Ir的用量及損耗相比其他方法大幅減少，成本顯著降低；第二，鑄造法簡單可控，其工藝流程短、效率高、尺寸易放大；第三，鑄造法擁有完全自主知識產(chǎn)權，中國和美國專利已授權，為突破國外技術壟斷，實現(xiàn)國產(chǎn)化替代奠定堅實基礎。

公開資料顯示，氧化鎵是一種超寬禁帶材料，超越了目前已經(jīng)商用器件的禁帶寬度，達到了4.2電子伏特以上，也有人稱之為第四代半導體材料。相比于以碳化硅，氧化鎵的制造成本較低。
就氧化鎵襯底方面來看，日本的NCT目前占據(jù)領先地位。但隨著國內企業(yè)制備氧化鎵襯底的技術升級和產(chǎn)能提升，總體呈現(xiàn)追趕態(tài)勢，后續(xù)有望獲取更多氧化鎵市場。

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